医学统计学实验设计基本原则
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统计学方法在实验设计中的基本原则与应用摘要:统计学是保证医学研究顺利进行的重要工具,在实验设计、资料收集及数据分析等方面有着广泛地应用。
正确应用统计学方法对于有效开展科学研究和提高医学科技论文学术质量有着极其重要的意义和作用。
在实验设计中应遵循统计学的基本原则,即随机、对照、重复、均衡等四个原则。
实验设计中如果在这四个基本原则上出问题,其结论很可能就是错误的。
本文阐述了在医学实验中运用统计学方法应遵循的原则,并对实际的例子进行分析,并提出注意事项。
关键词:统计学实验设计设计原则统计学上通过合理的实验设计既能获得实验处理效应与实验误差的无偏估计,也能控制和降低随机误差,提高实验的精确性。
在实验设计时,必须遵循重复、对照、随机及均衡的基本原则。
一、重复原则重复是指实验中同一处理实施在两个或两个以上的实验单位上。
在动物实验中,一只动物可以构成一个实验单位,有时一组动物也可构成一个实验单位。
设置重复主要在于估计和降低实验误差。
由于样本标准误与标准偏差的关系是:,实验重复次数增多可以降低实验误差。
但在实际应用时,初始条件不易控制一致即使重复数太多,未必能降低误差。
重复次数要根据实验要求和条件而定,若供试个体间差异较大,重复数应多些;差异较小,重复数可少些。
二、随机原则随机是指在选取样本时,确保总体中任何个体都有同等的机会被抽取进入样本;在对受试对象进行分组时,确保样本中任何个体都有同等的机会被分到任何一个组中,避免实验人员主观倾向的影响,是排除非实验因素干扰的重要手段,以获得无偏的误差估计量。
随机化方法应使各组受试对象在重要的非实验因素方面具有极好的均衡性,以及提高实验资料的可比性。
如“小剂量干扰素与三氮唑核苷联合治疗流行性乙脑”实验中,在一般治疗基础上加用小剂量干扰素及三氮唑核苷,采用同期接受一般治疗的48例乙脑患者作为对照。
两组患者均采用传统方法对症治疗,治疗组在此基础上选择发病在5天以内的患者,加用干扰素和三氮唑核苷静滴。
第四章医学实验设计的原则实验设计的基本原则有对照原则、随机原则和重复原则。
一、对照原则(一)对照的意义有无正确的对照,关系到医学科研成果和论文的价值。
无对照或无合理的对照与虚假的对照都是医学科研和论文中存在的主要问题之一。
Fouldsl958年曾对同一个研究课题的72篇论文进行了分析。
其中52篇无对照试验的成功率为85%,而另外20篇有对照试验的成功率仅为25%,发现无对照试验的假阳性率很高。
可见医学科研设立对照的重要性。
对照的意义如下:1.通过对照可排除或控制自然变化和非处理因素对观察结果的影响。
(1)排除或控制自然变化对观察结果的影响:通过对照可排除或控制人或实验动物的生理、疾病现象因自然发展的波动以及疾病的自然恢复、好转、加重或死亡的影响。
很多疾病如感冒、气管炎、肺结核、早期高血压等疾病,有的病人不经药物治疗也是可以自愈的,至于能够自行缓解的疾病就更多了。
只有通过对照才能确定观察结果是属于某种处理因素的作用还是自然发展的结果。
(2)消除和控制非处理因素对观察结果的影响:非处理因素是处理因素以外的其它所有能够影响受试对象实验效应评价指标的各种因素,非处理因素很多,既有实验条件和环境因素,又有受试对象本身的内含条件及实验处理所造成的附加因素的作用,如疾病除治疗因素外,气候、营养、休息、精神状态等也对疾病发生影响。
只有通过对照才能鉴别处理因素与非处理因素的差异。
处理因素的效应大小,重要的不是其本身,而是通过对比所得到的结论,才有意义。
2.通过对照可消除或减少实验误差对照是使实验组和对照组的非处理因素处于相等状态,其结果是实验误差得到相应的抵消或减少。
以符号示意,表达如下:T+S=e+s其中:T:处理因素 e:实验效应S:非处理因素 s:S的影响结果实验效应e是与5混杂在一起的,实验设计的主要任务是如何使e能单独显示出来。
设立对照,使实验中两组(或多组)的S均衡,即S1=S2:。
这样,实验组T的效应,就可以显示出来。
医学科学研究实验设计遵循的基本原则一、引言医学科学研究实验设计是医学研究的重要环节,合理的实验设计能够确保研究结果的准确性和可靠性。
在医学科学研究中,我们需要遵循一些基本原则,以保证实验的科学性和可信度。
本文将详细讨论医学科学研究实验设计遵循的基本原则。
二、基本原则2.1 问题的明确性在开始实验之前,必须明确研究的问题和目标。
一个明确的问题可以引导实验设计的方向,有利于研究的开展和结果的分析。
因此,在进行医学科学研究时,必须首先明确研究问题。
2.1.1 确定研究的目的在进行医学科学研究之前,需要确定研究的目的。
研究的目的可以是寻找疾病的治疗方法、评估某种药物的功效,或者探究某种疾病的发病机制等。
确定研究的目的有助于确定研究的问题和设计相应的实验。
2.1.2 设定明确的研究问题在明确研究目的的基础上,需要设定明确的研究问题。
一个明确的研究问题有助于确定研究的方法和实验设计。
研究问题需要具有可操作性,能够通过实验来回答,同时需要与研究目的相一致。
2.2 实验的可重复性实验的可重复性是医学科学研究的基础要求之一。
只有在实验能够被他人重复获得相似的结果时,研究的结论才具有科学的可信度。
2.2.1 多组独立重复实验为了保证实验的可重复性,需要进行多组独立重复实验。
通过多组实验的结果可以验证实验结果的稳定性和可靠性。
重复实验还有助于排除实验中的偶然因素对结果的干扰。
2.2.2 样本量的确定在设计实验时,需要根据统计学的原则确定合适的样本量。
样本量的大小直接影响实验结果的可信度和推广性。
合适的样本量能够降低实验结果的偶然性和偏差性,提高结果的可靠性。
2.3 物质和方法的选择在进行医学科学研究时,需要选择合适的物质和方法。
物质的选择应具有代表性,能够反映研究对象的特点。
方法的选择应符合实验目的,能够获得准确和可靠的结果。
2.3.1 合适的实验动物在动物实验中,选择合适的实验动物是非常重要的。
合适的实验动物具有与人类相似的生理和病理特点,能够模拟人类疾病的发展过程。
医学科研实验设计中应遵循的四大原则医学科学工作者进行科学研究或撰写论文,都要运用有关统计学的方法进行统计分析。
而统计分析必须有可靠的前提,即在周密设计的基础上收集准确而完整的原始资料,遵循随机抽样的原则,实验组间具有可比性并设置对照组。
如果不具备可靠的前提,即使进行了统计分析,也不能弥补或纠正科研设计的不足,其研究结论也缺乏可信度。
因此,医刊汇编译认为,在科研设计中一定要遵循实验设计的四大原则,即随机、对照、均衡、重复的原则。
一、随机化原则。
实验设计中必须贯彻随机化原则,因为在实验过程中许多非实验因素在设计时研究者并不完全知道随机误差的干扰,有必要采用随机化的办法抵消这些干扰因素的影响。
实验设计中所指的总体已不是泛指的无限总体而是根据研究假设的要求规定了纳入标准,再把这些实验对象随机分入实验组和对照组中,以增强可比性,称为随机分配。
它与调查研究中的随机抽样,即从客观总体中随机抽取一部分进行调查研究是不同的,随机分配在实验设计中十分重要,随机不等于随便,研究者只有在做到真正随机时才能达到预期的目的。
二、对照的原则。
实验研究的目的是验证研究假设是否正确,只有经过比较才能鉴别其真伪。
设立对照是比较的基础,没有对照很难说明研究假设是否正确,设立对照也是控制实验过程中非实验因素的影响和偏畸的一种有效措施。
其正确的方法是将适宜纳入的研究对象随机地分入实验组和对照组,并保证受试对象间具有可比性,即对照组中的观察对象除了实验因素不同以外,实验过程中的实验条件和辅助措施都应相同,这样有利于反映出所比较的总体之间存在的真实差异。
研究者可以根据上述设立对照的原则和实验的需要,设立多种对照。
三、均衡的原则。
医学实验往往是多因素的实验,实验设计的最主要目标就是设法消除混杂因素的干扰,使处理因素的实验效应能够准确地显示出来。
实验设计的主要手段就是通过设置对照,即设置一个除不具有该处理因素外,其他方面与实验组完全相同或基本一致的对照组的方法,来抵消非处理因素的干扰,以便使处理因素的效应完全显现出来,即均衡的原则。
实验设计的三要素和四原则关键词:论文众所周知,科研工整理在进行医药方面的科学研究之前,需要制定完善的统计研究设计方案,那么什么样的设计方案才称得上是完善的呢?完善的设计方案需具备六个条件一般来说,应具备以下条件:人力、物力和时间满足设计要求;实验设计的“三要素”和“四原则”均符合专业和统计学要求;重要的实验因素和观测指标没有遗漏,并做了合理安排;重要的非实验因素(包括可能产生的各种偏性)都得到了很有效的预防和控制;研究过程中可能出现的各种情况都已考虑在内,并有相应的对策和严格的质量控抗对操作方法、实验数据的收集、整理、分析等均有一套规范的规定和正确的方法。
而其中准确把握统计研究设计的“三要素和四原则”,无疑是其设计方案科学严谨的象征。
实验设计的“三要素”实验设计三要素应着重考虑:一、受试对象的种类问题。
这里面包含以下几种情形:l、一般医学科研——常用动物、离体标本或人体内取得的某些样本作为受试对象;2、新药的临床前试验——一般用动物作为受试对象;3.新药的临床试验阶段——一般用人作为受试对象。
新药临床试验一般分为4期,在1期临床试验阶段,通常用健康志愿者作为受试对象;而在其他各期临床试验阶段,常用患特定疾病的患者作为受试对象。
选择什么样的患者,应有严格的规定。
二、实验因素。
实验研究的目的不同,对实验的要求也不同。
若在整个实验过程中影响观察结果的因素很多,就必须结合专业知识,对众多的因素做全面分析,必要时做一些预实验,区分哪些是重要的实验因素,哪些是重要的非重要的实验因素,以便选用合适的实验设计方法妥善安排这些因素。
水平选取的过于密集,实验次数就会增多,许多相邻的水平对结果的影响十分接近,不仅不利于研究目的的实现,而且将会浪费人力、物力和时间;反之,该因素的不同水平对结果的影响规律不能真实地反映出来,易于得出错误的结论。
在缺乏经验的前提下,应进行必要的预实验或借助他人的经验,选取较为合适的若干个水平。
医学统计学考试重点难点整理实验设计的基本原则对照(control)对受试对象不施加处理因素的状态。
在确定接受处理因素的实验组时,要同时设立对照组重复(replication)相同实验条件下进行多次实验或多次观察。
整个实验的重复;观察多个受试对象(样本量);同一受试对象重复观察。
作用是估计变异大小和降低变异随机化(randomization)采用随机的方式,使每个受试对象都有同等的机会被抽取或分配到试验组和对照组。
I类错误 (假阳性错误) 真实情况为 H0 是成立的,但检验结果为 H0 不成立,这样的错误称为 I 类错误。
其发生的概率用表示。
在假设检验中作为检验水准。
一般取 0.05 或 0.01。
II类错误 (假阴性错误) 真实情况为 H1 是成立的,但检验结果为 H1 不成立,这样的错误称为 II 类错误。
其发生的概率用表示。
由于其取值取决于 H1 ,因此在假设检验中无法确定。
变异指标是用于描述一组观察值围绕中心位置散布的范围,即描述离散趋势的统计指标。
数值越大,说明数据越离散,反之越集中。
极差 (range);四分位数间距(quartile range);方差(variance);标准差(standard deviation) ;变异系数(coefficient of variation平均数指标用于描述一组同质观察值的集中趋势,反映一组观察值的平均水平。
算术均数(arithmetic mean );几何均数(geometric mean);中位数(median);众数 (mode)单纯抽样将调查总体的全部观察单位编号,从而形成抽样框架,在抽样框架中随机抽取部分观察单位组成样本。
每个观察对象都有相同的机会被抽中系统抽样又称机械抽样。
按照某种顺序给总体中的个体编号,然后随机地抽取一个号码作为第一个调查个体,其他的调查个体则按照某种确定的规则“系统”地抽取。
最常用的方法是等距抽样分层抽样先将总体中全部个体按某种特征分成若干“层”,再从每一层内随机抽取一定数量的个体组成样本。
医学实验研究的基本原则医学实验研究是推动医学科学发展和临床实践进步的重要手段。
然而,为了保护人类和动物的权益,保证研究结果的可信性与可靠性,我们需要遵循一定的基本原则。
本文将介绍医学实验研究的基本原则,并探讨其重要性和应用。
一、伦理原则伦理原则是医学实验研究的基石,主要包括尊重个体的自主权、不伤害原则、公正原则和效益原则。
尊重个体的自主权意味着研究对象有权自主决策是否参与实验,并在明确知情同意的基础上进行。
研究人员应尊重个体的自主选择与隐私,并确保其知情同意的真实性和有效性。
不伤害原则要求研究过程中尽可能减少对研究对象的伤害和风险。
必要时,研究人员应提供适当的补偿、监测和支持。
公正原则要求研究人员在实验设计、受试者招募、数据收集与分析等环节中均充分考虑人种、性别、年龄、社会经济地位等因素的公平性,并避免对特定群体的不公平歧视。
效益原则要求研究结果能带来医学进步和社会效益,并保证研究的科学性和可信度。
二、方法学原则方法学原则是保证医学实验研究可靠性和可重复性的重要依据。
科学的实验设计和合理的方法选择是方法学原则的核心。
良好的实验设计应具备随机性、对照性、盲法、样本量计算等基本要素。
随机分组可以减少干扰因素,提高实验结果的统计学效力。
对照组的设立能够对实验组的结果进行比较和验证。
盲法可以减少因研究者或被试者的主观因素对研究结果的影响。
样本量计算则可避免因样本量过小而导致的结果不准确性。
合理的方法选择与有力的理论支持密不可分。
选择合适的实验方法能够提高研究的效率和准确性。
理论支持则能够为实验研究提供科学解释与指导。
三、数据管理原则数据管理原则是保证研究数据的准确性、完整性和可追溯性的重要保障。
研究人员应遵循合适的数据采集、处理和存储方法。
在数据采集过程中,研究人员应确保数据的准确性和完整性,避免故意或无意的数据篡改或丢失。
同时,合理的数据标识和命名规则可以提高数据的可追溯性和重复利用价值。
数据处理与分析要严格遵循科学的统计学方法,并运用适当的软件进行操作。
第二节实验设计的基本原则在实验设计时,为更好地控制非处理因素对结果的影响,以较少的受试对象取得较为可靠的信息,达到经济高效的目的,必须遵循对照、随机化和重复的原则。
一、对照原则在确定处理因素的试验组时,应同时设立对照组。
只有设立了对照才能较好地控制非处理因素对实验结果的影响,从而将处理因素的效应显示与分离出来,将效应归因于处理因素。
不设立对照往往会误将非处理因素产生的效应当成处理效应,从而得出错误的结论。
例如,研究某药物对上呼吸道感染的疗效,由于上呼吸道感染患者有自愈的倾向,如果没有设立对照,即使该药物没有效果或者疗效甚微,也可能得到疗效较好的结论。
设立对照应遵循均衡性原则。
均衡是指在设立对照时除给予的处理因素不同外,对照组和试验组的其他重要的、可控制的非处理因素应保持一致。
在整个实验过程中,对照组和试验组应始终处于同时同地,即应设立同期对照或平行对照。
尽量不要用以往的研究资料作为历史对照。
用符号表示如下:T+S=e+s式中T表示处理因素,S表示非处理因素,e表示实验效应,s表示S的影响结果。
实验效应e是与s混杂在一起的,实验设计的主要任务是如何使e能单独显示出来。
设立对照,使实验中两组或多组的S均衡,即S=S2。
这样,实验1组T的效应e就可以显示出来了。
对照形式有多种,常有以下几种:1. 安慰剂对照安慰剂或称伪药物,是一种无药理作用的制剂,不含试验药物的有效成分,但其外观如剂型、大小、颜色、重量、气味及口味等都与试验药物一样,不能为受试对象所识别。
安慰剂对照的目的在于克服研究者、受试对象等由心理因素导致的偏倚。
安慰剂对照还可消除疾病自然进程的影响,分离出试验药物所引起的真正效应。
安慰剂的使用需慎重,应以不损害患者健康为前提,适用于研究的疾病尚无有效药物治疗或使用安慰剂后对该疾病病情、临床过程、预后无影响或不利影响小的情况,一般与盲法结合使用。
2. 空白对照即对照组不接受任何处理,在动物实验和实验室方法研究中最常用,常用于评价测量方法的准确度,评价实验是否处于正常状态。